Revoluce v genových úpravách: Nová CRISPR metoda umožňuje přesné zapínání a vypínání
InovaceTým vědců z Čínské akademie věd vyvinul inovativní systémy PRINCE a Little Prince, které přinášejí zásadní změnu v oblasti genových úprav CRISPR.
Tým vědců z Čínské akademie věd vyvinul inovativní systémy PRINCE a Little Prince, které přinášejí zásadní změnu v oblasti genových úprav CRISPR. Tyto systémy umožňují aktivovat CRISPR úpravy pomocí malých molekul a udržovat je převážně neaktivní v jejich nepřítomnosti, což představuje posun od pasivní kontroly k aktivnímu řízení.
Současné terapeutické strategie CRISPR se často spoléhají na pasivní kontrolu, kdy jsou RNA nebo proteinové editory dodány, působí omezenou dobu a postupně se rozkládají. Jak uvedl vedoucí výzkumník Dr. Wang Yu, DNA úpravy často zůstávají i po dokončení editace, ale samotný editor nemusí zůstat aktivní neomezeně. Cílem výzkumu bylo dosáhnout nejen účinných, ale i časově kontrolovatelných genových úprav.
Systém PRINCE využívá aktivnější přístup koordinací dvou regulačních vrstev. Nuclease protein je řízen modulem reagujícím na malé molekuly, zatímco exprese vodicí RNA je regulována systémem reagujícím na doxycyklin. Tato duální kontrola je navržena tak, aby minimalizovala nežádoucí úpravy na pozadí a zároveň zajistila efektivní editaci po indukci.
Testy na lidských buňkách ukázaly, že PRINCE poskytuje přísnou kontrolu i po stabilní genomové integraci a dlouhodobé kultivaci. Po dvou letech nepřetržité kultivace stačilo krátké 24hodinové vystavení induktorům k účinné aktivaci editace, zatímco neindukované buňky vykazovaly minimální aktivitu na pozadí. Analýzy celého genomu detekovaly podstatně méně mimocílových aktivit než u konstitutivních systémů CRISPR. Stejný princip kontroly byl úspěšně rozšířen i na prime editing.
Pro podporu dodání in vivo, zejména in situ, vyvinuli vědci kompaktní verzi nazvanou Little Prince. Ta je založena na miniaturních nukleázách, které lze zabalit do jediného adeno-asociovaného virového vektoru. Název „Little Prince“ byl inspirován klasickým románem Antoine de Saint-Exupéryho a vědci doufají, že bezpečnější a kontrolovatelnější technologie genových úprav se jednoho dne stanou smysluplným darem pro pacienty, zejména děti se vzácnými chorobami.
Systém Little Prince byl testován na humanizovaném myším modelu hypercholesterolemie, kde cílil na lidský PCSK9 v játrech. Indukce léky vedla k robustní úpravě in situ, zatímco u neindukovaných myší byla aktivita na pozadí srovnatelná s negativními kontrolami. Celkový cholesterol v séru a LDL cholesterol byly sníženy zhruba o polovinu. Ve spolupráci s Fudan University byl Little Prince testován také na myším modelu věkem podmíněné makulární degenerace, kde cílil na lidský VEGFA v sítnici. Zde indukce léky snížila patologický únik cév a velikost lézí a zlepšila funkci sítnice měřenou elektroretinografií.
Tato práce ukazuje, jak mohou malé molekuly fungovat jako bezpečnostní postroj, který umožňuje výzkumníkům aktivně řídit proces genových úprav, a to díky možnosti „zapnout“ a „vypnout“ editaci genů. PRINCE a Little Prince poskytují důkaz konceptu farmakologicky kontrolovaných genových úprav přímo v nativních tkáních. Pro posouzení dlouhodobé bezpečnosti a širší použitelnosti jsou zapotřebí další studie.